把肠道单层与分析仪器连接起来
体外肠道屏障实验常需要人工取样,再测量药物从上皮一侧到另一侧的转运。2019 年发表的这项研究,将流通式 Transwell 培养装置与芯片色谱—质谱连接,让药物检测与细胞实验在同一时程内进行。
模型由吸收型 Caco-2 细胞与分泌黏液的 HT29-MTX-E12 细胞按 3∶1 共培养,在多孔膜上培养 21 天。实验前后用紧密连接染色和 Lucifer yellow 通透性检查屏障;明显泄漏的单层不进入结果分析。
两侧样品交替进入色谱—质谱
流通培养装置分别收集顶侧和基侧流出液。系统通过切换阀、样品环和两条捕集柱,交替送入超高效液相色谱—四极杆飞行时间质谱(ultra-performance liquid chromatography–quadrupole time-of-flight mass spectrometry,UPLC-QTOF-MS)。顶侧和基侧采用独立流路,以减少高浓度样品进入低浓度样品的残留影响。
系统每 15 分钟切换顶侧和基侧样品的采集与分析,样品经捕集、脱盐后进入色谱—质谱。同一侧每 30 分钟获得一次分析结果,连续切换后形成屏障两侧随时间变化的数据。培养液温度和酸碱环境维持稳定,盐分在进入质谱前由捕集步骤去除。
维拉帕米结果与静态及离线实验接近
研究以 5 μg/mL 维拉帕米比较 3 类设置:传统静态 Transwell、动态培养后离线取样,以及动态培养并在线检测。3 类表观通透性系数分别约为 20.9、19.5 和 20.8×10⁻⁶ cm/s,处于相近范围。比较来自 3 次生物学重复实验。
系统还能比较麦角胺(ergotamine)及其差向异构体 ergotaminine 的转运。在静态培养中,2 种异构体表现出较大的通透性差别;动态条件下,这一差别缩小。作者据此讨论流动环境对上皮选择性转运或细胞相关异构化的可能影响,具体机制尚待研究。

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在线检测也能捕捉未知产物信号
研究另以格拉司琼(granisetron)开展初步实验。上皮顶侧出现质荷比 m/z 309 的额外信号,无细胞条件未见同样变化。论文将其作为细胞相关产物检测的示例;这一产物可能与药物转化或细胞自身分泌有关,结构和来源尚未确定。
该格拉司琼实验只进行 1 次,基侧未检出相应未知产物。因此,它提供的是进一步鉴定的线索。维拉帕米通透性结果有 3 次生物学重复支持,格拉司琼产物则需进一步复测和鉴定。
适合研究转运时程及产物出现位置
这项工作的价值在于,把经过屏障功能检查的动态细胞模型与在线分析连接,减少反复人工取样,并保留两侧位置和时间信息。模型能够分别观察原药转运与新信号出现,便于选择后续需要鉴定的物质。
本次主要验证了少数化合物和一个细胞共培养体系。不同细胞来源、药物通透性或代谢能力仍需对应测试;论文提出的扩展消化环节和肝脏区室尚未在这次系统中完成。